戴靠山等：运转工况下风电塔抗震分析 ·1601· (a) 0.5 。一最大值 3.5b, 。一最大值 。一平均值 ▲一平均值 一一标准差 3.0 ·一标准差 0.4 2.5 2.0 0.2 15 1.0 01 0.5 0 30 6090120150180 30 6090120150180 风震组合角() 风震组合角) 图5不同风震组合角的响应统计值.(a)塔顶位移：(b)塔底弯矩 Fig.5 Response statistics for different wind-earthquake combination angles:(a)tower top displacement;(b)tower bottom bending moment 从总体趋势来说，风电塔风震组合角为90°时动力响 1.0 应最大，这表明地震平行于风轮平面输入时风电塔处 -0.131g ●-0.262g 于最不利工况 0.8 ▲0.524g 1.3.3不同平均风速的影响 为了研究不同风速对结果的影响，选取轮毂平均 20.6 风速10、1和20m·s的湍流风与峰值0.262g的El 0.4 Centro波共同作用下的塔顶位移最大值曲线进行讨 论，如图6.不同风速下，风震组合角90°均为最不利 0.2 情况.不同风速之间响应最大值的比较可知，最大值 的差异较小，因此在该范围内风荷载与峰值0.262g的 El Centro波共同作用时，增大平均风速对风电塔动力 306090120150180 风震组合角) 响应的影响不显著 图7不同地震幅值下不同风震组合角的塔顶位移最大值 Fig.7 Maximum tower top displacement for different wind-earth- 0.40 quake combination angles under different seismic amplitudes 三0.35 1.3.5不同天然地震动 在El Centro波的基础上，增加使用地震动调幅为 0.30 0.262g的Taf波(Taf1952南北向地震动记录)和 CHY025波（集集大地震中一条南北向地震动记录， 誓0.25 。-10m·s ◆-15m·s 具有一定长周期特性)进行不同天然地震动下风震组 ★一20m·s1 0.20 合角研究.图8为风电塔在两种天然地震动与轮毂平 均风速15m·s的湍流风组合下的塔顶位移统计值. 0 30 6090120150180 风震组合角) 可以看出在两种天然地震动下塔顶位移的总体变化趋 图6不同风速下不同风震组合角的塔顶位移最大值 势基本一致，均在风震组合角90°时达到最大，幅值间 Fig.6 Maximum tower top displacement for different wind-earth- 的差异可能因为结构基本周期对应的谱加速度不同 quake combination angles under different wind speeds 导致 1.3.4不同地震动幅值的影响 1.3.6小结 保持轮毂处平均风速15m·s不变，将0.262g峰 以上分析可以看出，运转工况下90°是最不利的 值的El Centro波分别调整为0.5倍、1倍和2倍开展 风震组合角，此时风电塔的动力响应最大.陈阳等的 分析计算，结构仍然处于弹性状态，所得塔顶位移最大 研究)认为，在停机工况下0°为风电塔顶部位移的最 值曲线如图7.可以看出，当地震动强度增大后，风震 不利组合角，90°为风电塔局部应力的最不利组合角， 组合角的变化对动力响应值的影响程度增大，说明在 由此可以看出不同工况下得出的结论有所差异.文献 强震作用下更应当注意风震组合角的变化对结构响应 [6,16]指出在运转工况下，风电塔风轮旋转平面方向 的影响. 的气动阻尼与风来流方向相比要小，因此90°风震组戴靠山等: 运转工况下风电塔抗震分析 图 5 不同风震组合角的响应统计值 郾 (a) 塔顶位移;(b) 塔底弯矩 Fig. 5 Response statistics for different wind鄄earthquake combination angles: (a) tower top displacement; (b) tower bottom bending moment 从总体趋势来说,风电塔风震组合角为 90毅时动力响 应最大,这表明地震平行于风轮平面输入时风电塔处 于最不利工况. 1郾 3郾 3 不同平均风速的影响 为了研究不同风速对结果的影响,选取轮毂平均 风速 10、1 和 20 m·s - 1 的湍流风与峰值 0郾 262g 的 El Centro 波共同作用下的塔顶位移最大值曲线进行讨 论,如图 6. 不同风速下,风震组合角 90毅均为最不利 情况. 不同风速之间响应最大值的比较可知,最大值 的差异较小,因此在该范围内风荷载与峰值 0郾 262g 的 El Centro 波共同作用时,增大平均风速对风电塔动力 响应的影响不显著. 图 6 不同风速下不同风震组合角的塔顶位移最大值 Fig. 6 Maximum tower top displacement for different wind鄄earth鄄 quake combination angles under different wind speeds 1郾 3郾 4 不同地震动幅值的影响 保持轮毂处平均风速 15 m·s - 1不变,将 0郾 262g 峰 值的 El Centro 波分别调整为 0郾 5 倍、1 倍和 2 倍开展 分析计算,结构仍然处于弹性状态,所得塔顶位移最大 值曲线如图 7. 可以看出,当地震动强度增大后,风震 组合角的变化对动力响应值的影响程度增大,说明在 强震作用下更应当注意风震组合角的变化对结构响应 的影响. 图 7 不同地震幅值下不同风震组合角的塔顶位移最大值 Fig. 7 Maximum tower top displacement for different wind鄄earth鄄 quake combination angles under different seismic amplitudes 1郾 3郾 5 不同天然地震动 在 El Centro 波的基础上,增加使用地震动调幅为 0郾 262g 的 Taft 波( Taft 1952 南北向地震动记录) 和 CHY 025 波(集集大地震中一条南北向地震动记录, 具有一定长周期特性)进行不同天然地震动下风震组 合角研究. 图 8 为风电塔在两种天然地震动与轮毂平 均风速 15 m·s - 1的湍流风组合下的塔顶位移统计值. 可以看出在两种天然地震动下塔顶位移的总体变化趋 势基本一致,均在风震组合角 90毅时达到最大,幅值间 的差异可能因为结构基本周期对应的谱加速度不同 导致. 1郾 3郾 6 小结 以上分析可以看出,运转工况下 90毅是最不利的 风震组合角,此时风电塔的动力响应最大. 陈阳等的 研究[5]认为,在停机工况下 0毅为风电塔顶部位移的最 不利组合角,90毅为风电塔局部应力的最不利组合角, 由此可以看出不同工况下得出的结论有所差异. 文献 [6,16]指出在运转工况下,风电塔风轮旋转平面方向 的气动阻尼与风来流方向相比要小,因此 90毅风震组 ·1601·